Revista Cuatrimestral Exclusiva para Miembros de la Comunidad CEMAER

Revista Cuatrimestral Exclusiva
para Miembros de la Comunidad CEMAER
La Batería de Tesla
Revolución en la
Industria Solar
Grafeno
¿Cómo puede optimizar
la Energía Solar?
El Mercado Latinoamericano De Energía Solar
Primera Edición, Mayo 12015
CEMAER es una Marca Registrada

Revista Cuatrimestral Exclusiva
para Miembros de la Comunidad CEMAER
Carta Editorial
Bienvenido a la primera edición de la revista cuatrimestral CEMAER. Estamos
encantados de contar contigo en esta exclusiva comunidad de estudiantes y
empresarios con una conciencia global y sustentable, que buscan cuidar al planeta,
mejor calidad de vida y un futuro brillante.
Queremos que esta revista sea un complemento útil y de mejora continua en tu
aprendizaje y desarrollo en las energías renovables. Incluiremos en cada edición
temas de actualidad, artículos educativos, notas de la industria, nuevas tecnologías,
productos y análisis de lo que sucede en el mundo de la energía solar, siempre
recordando el enfoque práctico y aplicable que nos caracteriza. Esperamos sea de
tu agrado y te sea útil.
Para nosotros es muy importante escuchar y leer tu opinión, así que dinos, qué te
pareció la revista, qué fue lo que más te gustó, cómo podemos mejorar. Escríbenos
a valentina@cemaer.org
Como siempre te recuerdo que somos tu aliado en tu educación en energías
renovables, te ayudamos a aprovechar las oportunidades que presentan las energías
renovables, de una manera fácil, didáctica, a tu propio ritmo y sin salir de casa.
Valentina Escobedo
Dirección Editorial
Centro de Estudios en Medio Ambiente y Energías Renovables
www.cemaer.org
/cemaerorg
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Contenido
El Mercado Latinoamericano de Energía Solar ….. 4
La Temperatura y Los Paneles Solares ….. 8
Energía Solar Rural y su Impacto Global …..9
Curiosidades ¿Juguetes o Calentadores Solares?
….. 12
La Nueva y Revolucionaria Batería de Tesla
….. 13
Lo que viene Baterías de Grafeno ….. 16
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El Mercado Latinoamericano de Energía Solar
América Latina creció energía solar por 370% en 2014, que se
espera que se triplique nuevamente en 2015
Ante el aumento de las temperaturas globales, el retroceso de
los glaciares y la acidificación del océano, el desarrollo
sostenible de los recursos renovables se ha vuelto más
importante que nunca. La National Aeronautics and Space
Administration del Gobierno de Estados Unidos (NASA)
continúa informando que dentro de los últimos 12 años el
mundo ha sufrido diez de los años más cálidos de la historia, y
los niveles del mar han aumentado unos asombrosos 17
centímetros (o 6 pulgadas y media) durante del siglo pasado.
Sin embargo, los recientes avances en la energía solar podrían
potencialmente conducir a una solución en la cual los países
latinoamericanos jugarían un importante papel.
Si hay un lugar en el que la energía solar tiene sentido, es
América Latina. La región tiene muchos problemas, pero la
falta de sol no es uno de ellos. De acuerdo con un informe del
GTM Research, la región de América Latina (México, América
Central, América del Sur y el Caribe) instaló 625 megawatts de
energía solar fotovoltaica (PV) en 2014, un aumento del 370%
en el crecimiento anual de 2013, y se espera que se triplique
para el 2015 con 2,1 gigawatts de instalados (con la mitad
instalada solo en Chile).
América Latina es el "más rápido crecimiento del mercado
solar en la historia."
Con 500 millones de personas que viven en América Latina, las
necesidades de energía se encuentran en su punto más alto.
Ante el calentamiento global, los países de la región han
comenzado a mirar hacia la energía solar para mejorar la
seguridad energética y la salud ambiental. Este giro hacia la
energía solar es una buena opción para los países de América
Latina, considerando que la mayoría de la región cae a lo largo
de la línea ecuatorial, dándole acceso a una gran cantidad de
luz solar en el mundo. En 2013, GTM Research predijo que el
mercado solar de América Latina podría crecer 66 por ciento
anual. Pero con el aumento de 370 por ciento en 2014, parece
que la zona puede obtener energía más solar que incluso lo
que esperan los expertos espera. Mientras que países como
Chile, México y Brasil se han convertido en líderes regionales
en la energía solar, no son los únicos jugadores cruciales. Los
países más pequeños, como Uruguay, Perú y Costa Rica,
también se han jactado tasas notables en la energía renovable.
Es importante señalar, sin embargo, que los países
latinoamericanos no podrán depender únicamente de la
energía solar por el momento. En agosto de 2012, algunas
organizaciones que informan sobre los asuntos del hemisferio
occidental, predijeron que la energía renovable estaría
integrada por menos de cinco por ciento de la matriz
energética del mundo en 2030, con la participación de la
energía solar en sólo una pequeña porción de este pequeño
porcentaje. Esto significa que los países latinoamericanos
todavía tendrán que invertir en la construcción de más plantas
de energía solar si desean satisfacer las crecientes necesidades
de energía.
El campeón en energía solar en América Latina hasta ahora es
Chile: "Con su fuerte mercado de servicios a gran escala, Chile
lideró la región en instalaciones fotovoltaicas en 2014, lo que
representa más de las tres cuartas partes del total de América
Latina en el cuarto trimestre. Chile instaló el doble de la
cantidad del total anual de América Latina en el año 2013. "
Lo que es impresionante es que Chile comenzó 2013 con sólo 11
megavatios de capacidad solar instalada. Esto deja a los países
mucho más grandes como México y Brasil muy por detrás, en
segunda y tercera posición. Pero esperemos que estos
gigantes también hagan algo como Chile y decidan a 4
incrementar decididamente su capacidad solar.

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La energía solar mitiga su consumo energético y efectos
contaminantes con tan solo 3 años de uso gracias a la energía
limpia que genera y si pensamos que un sistema solar tiene un
promedio de vida de 40 años el impacto es muy positivo.
Pero ¿Por qué energía solar?
La energía solar es quizás la solución más rápida para ayudar a
América Latina en su búsqueda de la seguridad energética. La
producción de energía solar no libera los contaminantes
tóxicos o radiación peligrosa, que alimentan el calentamiento
global. Incluso los más intensos de los principales problemas
asociados con la energía solar son solucionables.
Un tema fundamental con la energía solar es que las plantas
solares requieren grandes cantidades de espacio de la tierra, y
esto potencialmente puede obstaculizar las industrias agrícolas
de las naciones. La Unión de Científicos Preocupados (UCS)
propone acertadamente que las grandes plantas solares se
construyan en zonas con suelos pobres, con el fin de limitar su
impacto negativo en el negocio agrícola de América Latina y
capitalizar su ventaja. Además, las pequeñas instalaciones de
energía solar podrían construirse en obras comerciales y/o
privadas, lo que limita aún más el efecto negativo de las plantas
de energía solar en tierras agrícolas.
Pero otras preocupaciones ambientales respecto al uso de la
energía solar pueden presentar dificultades. Los gases de
efecto invernadero trifluoruro de nitrógeno y el hexafluoruro
de azufre se producen durante la fabricación de paneles
solares. Estos gases tienen un mayor impacto negativo en el
cambio climático global que el dióxido de carbono. Otro
problema serio con la energía solar es que el acceso a la luz
solar es intermitente, ya que el sol no siempre es accesible. Y el
uso de baterías para almacenar la energía solar puede ser muy
costoso. La minería de los metales necesarios para hacer
baterías también puede causar daños al medio ambiente. Un
aspecto positivo, sin embargo, es que hay una fuerte
correlación entre las necesidades de energía del mundo y la luz
del sol, es decir, la luz solar es más fuerte en la misma hora del
día que la energía es más consumida. Si bien la fabricación y las
cuestiones de almacenamiento asociadas a la energía solar
pueden ser problemáticas, las repercusiones de otras fuentes
de energía renovables puede tener consecuencias mucho
mayores.
La hidroelectricidad es actualmente la fuente de energía
renovable más importante en América Latina, pero tiene
incluso efectos ambientales más negativos que la energía solar.
El bloqueo de los ríos puede ser perjudicial para el medio
ambiente y puede obligar a las poblaciones a desplazarse.
Además, las centrales hidroeléctricas hacen de mala calidad del
agua en los embalses construidos, sobre todo por el flujo de
agua estancada. Los países de América Latina que han invertido
más en la hidroelectricidad, sobre todo Brasil y Ecuador, han
aprendido los altos costos ambientales de hacerlo. Otro factor
importante a considerar es que las presas hidroeléctricas
requieren de cantidades masivas de energía para construirse,
tomándole muchos años para generar esa misma energía y
mitigar ese consumo, esto sin contar los devastadores efectos
en los ecosistemas, tal como ha sucedido en el Amazonas.
Aunque los países de América Latina se han basado en la
energía hidroeléctrica como un medio para la energía
renovable, puede ser el momento para un cambio a la energía
solar. Los retos ambientales de sostenimiento con eficacia de
las centrales hidroeléctricas son demasiado grandes. La energía
renovable no debe venir a un costo mayor a los ecosistemas
globales y las poblaciones indígenas. Y a pesar de que la
creación de plantas de energía solar tiene subproductos
negativos, sus beneficios superan sin duda los relacionados con
la energía hidroeléctrica.
Y mientras los resultados de años anteriores son muy
importantes, las previsiones a futuro, la cartera de proyectos
solares en el horizonte es aún más impresionante.
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Fomentar Más crecimiento en América Latina
Los países latinoamericanos han ilustrado su potencial en el
mercado de la energía solar en los últimos años. Con la
ayuda externa, sin embargo, la región podría mejorar aún
más su progreso en la reducción de emisiones. No sólo
podría beneficiar la inversión extranjera en países de
América Latina, proporcionándoles una fuente de energía
segura, pero ayudaría al hemisferio occidental y al mundo
mediante la reducción de las emisiones de carbono y frenar
el cambio climático. La ayuda externa puede venir en dos
formas: las alianzas internacionales, que se centran en la
protección del medio ambiente, y las inversiones de
empresas privadas.
Las alianzas podrían permitir a los actores en el Hemisferio
Occidental finalmente abordar las cuestiones de protección
del medio ambiente. En junio de 2014, el secretario de
Estado estadounidense, John Kerry, emitió una declaración
en la Cumbre de Energía de América del Norte, en honor al
papel de los Estados Unidos, México y Canadá en el
Protocolo de Montreal, un tratado internacional destinado a
reducir el consumo de las naciones de sustancias que agotan
la capa de ozono. Estas tres naciones de América del Norte
han contribuido en gran medida al progreso de las energías
renovables, en el clima y la Coalición de Aire Limpio (CCAC)
que sirve como otro ejemplo de sus esfuerzos para reducir
los contaminantes. Entre septiembre de 2013 y agosto 2014,
la CCAC se comprometió 11 iniciativas diferentes que se
centran en una diversidad de temas, desde la agricultura a la
salud pública. Si más países de América Latina establecieran
una alianza ambiental para combatir el problema del cambio
climático, entonces los esfuerzos de energía renovable tal
vez puedan progresar más. Si este tipo de alianzas se
hiciesen, sería prudente que las naciones del hemisferio se
centraran en el aumento de la evolución de la energía solar,
ya que América Latina ha mostrado tasas de crecimiento
prometedoras en el campo en los últimos años y tiene el
potencial para una mayor expansión.
Como se puede ver en el gráfico anterior, hay casi 20
gigawatts de proyectos anunciados y en construcción. El
verano pasado, GTM Research contó 514 proyectos en la
región, con un valor de 26 mil millones de dólares.
América Latina todavía tiene mucho trabajo por hacer para
que uno de sus países pueda entrar en el top 10 mundial, o
para hacer una gran diferencia en la capacidad solar total,
pero sin duda el potencial está ahí y con la tasa de
crecimiento actual (más del triple en un año), no debería
tomar muchos años más para que la región emerja como un
contendiente solar.
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Con más ajustes de política (medición neta, algunos
incentivos, eliminación de algunos subsidios a los
combustibles fósiles), la energía solar podría ser un motor
de crecimiento para América Latina, ayudando a la región
a crear empleos, reducir su dependencia de los
combustibles fósiles, y a la reducción de la contaminación.
Además, las inversiones de empresas privadas pueden
participar en la expansión del mercado solar
latinoamericano. Muchas empresas con sede en los
Estados Unidos, que comúnmente utilizan fabricantes
chinos, son parte de la razón por la que muchos países
latinoamericanos fueron capaces de aumentar su
potencial del mercado solar en 2014. Por ejemplo, la
empresa de energía, First Solar, ayudó a instalar 141 MW de
paneles en la planta solar de Chile de San Andrés, la planta
solar más grande de América Latina. Mientras tanto, la
Oficina de Asuntos Económicos y Empresariales alentó a
los exportadores de tecnología de energía limpia para
invertir en el mercado solar de Chile en 2014. Estas
inversiones de empresas privadas tienen muchas ventajas:
las empresas reciben beneficios económicos de sus
inversiones en energía solar, los países latinoamericanos
son capaces de consolidar una fuente de energía segura, y
el medio ambiente se beneficia de la disminución de
emisiones que incrementan el calentamiento global.
En cuanto a la ayuda externa en los mercados solares de
América Latina, es importante respetar los límites y las
relaciones geopolíticas. En 2013, el presidente de Brasil,
Dilma Rousseff declaró su deseo de designar una gran
parte del desarrollo económico del país a la energía
renovable, la energía solar incluida. Aunque las alianzas e
inversiones de países externos en el hemisferio occidental
y más allá pueden ayudar a estimular aún más el mercado
solar en América Latina, se debe avanzar en el respeto de
los intereses económicos de los países anfitriones. A la luz
de las mejoras de energía solar, y con la esperanza de
ayudas provechosas, el sector de la energía solar, el
progreso de América Latina para la energía limpia y la
lucha mundial contra el cambio climático vislumbra un
exitoso futuro.
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La Temperatura y Los Paneles Solares
Cómo afecta el calor la eficiencia del panel solar
El calor excesivo puede reducir significativamente la salida de
un sistema fotovoltaico. Este artículo da algunos consejos
sobre cómo evitar la pérdida de energía inesperada en un
arreglo fotovoltaico.
¿Cómo afecta el calor la eficiencia del panel solar?
Puede parecer contrario a la intuición, pero la eficiencia de
paneles solares se ve afectada negativamente por los
aumentos de temperatura. Los módulos fotovoltaicos se
ponen a prueba a una temperatura de 25 grados C STC, unos 77
grados F, y dependiendo de su ubicación instalada, el calor
puede reducir la eficiencia de la producción en un 10-25%. A
modo que la temperatura de los paneles solares aumenta, su
corriente de salida aumenta de manera exponencial, mientras
que la salida de tensión se reduce linealmente. De hecho, la
reducción de voltaje es tan predecible, que se puede utilizar
para medir con precisión la temperatura.
Como resultado, el calor puede reducir gravemente la
producción de energía del panel solar. En el entorno
construido, hay un número de maneras de hacer frente a este
fenómeno.
Todos los diferentes diseños de módulos y los diferentes
compuestos de semiconductores reaccionan a la temperatura.
Determinar la eficiencia
La mejor manera de determinar la tolerancia de un panel al
calor es mirando la ficha técnica del fabricante. Allí verás un
término llamado el "coeficiente de temperatura (Pmax)." Este
es el coeficiente de máxima potencia y temperatura. Te dice
cuánta energía del panel se perderá cuando la temperatura se
eleva en 1° C por encima de 25° C. @ STC (STC es la
temperatura estándar en condición de prueba, donde se
determina la potencia real del panel).
Por ejemplo, el coeficiente de temperatura de un Panel Solar
Sharp NU-U230F3 es -.485% por 1 grado Celsius. Así, por cada
grado por encima de 25° C, la potencia máxima del panel solar
Sharp cae por 0,485%, por cada grado por debajo, se
incrementa en 0.485%.
¿Qué significa esto?
No importa donde se encuentre, el panel puede verse
afectado por variaciones estacionales. Sin embargo, el
coeficiente de temperatura también indica los aumentos de
eficiencia en temperaturas inferiores a 25° C. Así, en la mayoría
de los climas, la eficiencia se equilibrará en el largo plazo.
Para una región geográfica donde las temperaturas superiores
a 25 grados centígrados son la norma, se puede considerar
alternativas a los módulos mono o policristalinos, que tienen la
más alta eficiencia (1: 1), pero también el coeficiente de
temperatura PMAX más alto. Los diseñadores de proyectos
pueden considerar un módulo de película fina o CdTe - o en el
caso de un proyecto muy grande, el uso alta concentración
fotovoltaica, que está diseñado para climas cálidos, pero no es
aplicable para proyectos pequeños.
Cómo reducir los efectos del calor
Después de que se selecciona la tecnología de módulos para
una instalación, hay varias maneras de minimizar los efectos
negativos de las altas temperaturas:
Instalar paneles algunas pulgadas sobre el techo para permitir
el flujo de aire por convección para enfriar los paneles por
debajo.
Asegurarse de que los paneles están construidos con
materiales de colores claros, para reducir la absorción de calor.
Mover componentes como inversores y cajas combinadoras a
un área sombreada.
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Energía Solar Rural y su Impacto Global
Aunque para muchos de nosotros es de lo más común llegar a
casa y prender la luz, sacar algo frío del refrigerador y ver la
tele, cerca de 1.5 mil millones de personas no tienen acceso a
este servicio tan básico que es la electricidad, 3 veces la
población de todo Latinoamérica.
Pero ¿qué es la energía solar rural y cuáles son sus beneficios?
Pues tal como lo dice su nombre, la energía solar rural es
generar electricidad en comunidades rurales usando energía
solar.
La mayoría de las veces llevar electricidad a estas comunidades
con la red eléctrica nacional es muy costoso y complicado, por
lo que los gobiernos no ponen mayor empeño en ello.
Usar energía solar es una manera mucho más económica, fácil
y amigable con el medio ambiente que producir energía a
cientos de kilómetros de distancia, instalar gigantescas torres
de transmisión, postes y poner kilómetros y kilómetros de
cable.
Un gran beneficio que recurrentemente se pasa por alto es el
beneficio a la salud y a la economía que representa uno de
estos sistemas para la familia beneficiada.
Pensemos que aunque no tengan electricidad necesitan
iluminación por las noches, por lo que usan lámparas de
queroseno y velas para iluminarse, estos dos productos son
muy perjudiciales para la salud en lugares cerrados y
frecuentemente causan incendios. Al eliminar esto con energía
solar, estamos mejorando su calidad de vida.
¿Cómo funciona la energía solar rural?
En verdad es muy fácil. Se instala un pequeño sistema
fotovoltaico con panel solar, controlador y batería, en la casa
en donde se quiere tener electricidad. El panel durante el día
genera energía que es guardada en una batería, energía que
podemos usar a la hora que queramos, inclusive en la noche.
Así de fácil, cada casa tiene su propio sistema de generación de
energía y no depende de nadie más.
México Brilla
México Brilla es un proyecto de CEMAER con el cual
participamos en Transformadora Ciel, una plataforma para
recaudar fondos colectivos y poder llevar iluminación gratuita
con energía solar a comunidades rurales.
Gracias al apoyo de nuestros lectores, estudiantes, Ciel y un
par de empresas privadas hemos podido recaudar los fondos
necesarios para llevar iluminación a más de 60 familias y una
escuela rural sin acceso a la red eléctrica, lo cual representa
una transformación radical en la calidad de vida de dichas
familias.
A pesar de muchos contratiempos pudimos llevar a cabo este
proyecto, el cual aunque parece pequeño hace una gran
diferencia en la vida de muchas personas, especialmente en
niños que tienen ahora la oportunidad de un mejor futuro.
En el equipo de CEMAER nos sentimos sumamente
afortunados de haber podido vivir esta experiencia y
aprendizaje, y conocer a personas maravillosas que luchan día
a día por tener una vida mejor, que estamos seguros sacarán el
mayor provecho de la oportunidad que se les ha brindado
gracias al apoyo de todos ustedes.
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Otra experiencia que se quedó grabada en nuestra memoria
fue la instalación en la casa de la señora Mary Chuy.
Era el último día de trabajo, estábamos cansados y llenos de
tierra y poco motivados por todos los percances que habíamos
tenido durante los últimos 3 días de instalaciones.
Por otro lado, teníamos un sentimiento de satisfacción de
haber podido llevar luz a familias que no la tenían y realmente
la necesitaban, además por muy cansado que estés siempre
agradeces conocer nuevas personas que al mismo tiempo
agradecen tu ayuda.
La primera casa en la que instalamos fue la de la familia
Jiménez Cerritos en San Miguel de Allende, Guanajuato.
La familia, encabezada por Ramón, tuvo la oportunidad de
entrar en un programa llamado Casita Linda, en el cual se les
apoya a personas que tienen una vivienda precaria a construir
una nueva y digna vivienda, cumpliendo ciertas condiciones
como ser dueños de su terreno, que el jefe de familia trabaje y
que tengan niños estudiando. Desafortunadamente el terreno
de Ramón está en una zona en que no llega la red eléctrica, por
lo tanto no tienen ningún acceso a la electricidad ni a la
iluminación.
Ramón y su esposa tienen dos niñas que están en la primaria y
tienen todas las ganas de salir adelante, sin embargo por las
circunstancias, es difícil ya que sus oportunidades están
limitadas, y más aún al no poder tener acceso a la electricidad,
ni siquiera a la iluminación.
En este proyecto queremos ayudar a niños y familias enteras
como la de Ramón. Es por eso que logramos juntar los recursos
para instalar un kit de energía solar rural para brindarles
iluminación sustentable y gratuita. Con este kit, que consta de
un panel solar, una batería, un controlado y 3 focos LED, así
como toda la instalación, podemos ayudar a niñas como Alma y
Yulisa tengan un futuro brillante. Este es el primer paso de un
largo camino por recorrer y con tu ayuda vamos a lograr llegar
a la meta.
Eran como las 3 de la tarde y podíamos trabajar en una
instalación más antes de que se nos fuera la luz del día y volver
a casa, aun había muchas familias que ayudar así que teníamos
que elegir muy bien a la última familia, encontrar a la familia
que más lo necesitara.
Desde el día anterior nos habían recomendado la casa de la
señora Mari Chuy, pero con las explicaciones que nos habían
dado era difícil llegar a la casa, estuvimos preguntando por la
zona y no la encontrábamos, comenzamos a hablar entre
nosotros y decidimos que le instalaríamos iluminación con
energía solar a alguien más, entonces decidimos preguntar una
última vez en la casa de nuestro viejo amigo Ramón, a quien le
habíamos instalado meses atrás. Él nos señaló la casa de la
señora Mari Chuy y además nos habló muy bien de ella. y con tu
ayuda lo podemos lograr.
Cuando nos detuvimos enfrente de su casa no sabía ni siquiera
a qué íbamos y pronto le dimos la buena noticia explicándole
que le íbamos a poder instalar luz con energía solar.
Nos invitó a pasar a su casa y nos presentó a su familia, estaba
Cristian de 12 años y Jessica de 8 años, además tenían una
hermana mayor de 22 años que se llamaba Laura pero no
estaba en la casa porque trabaja por las tardes en el
“supermercado” Aurrera.
Nos pusimos manos a la obra, Cristian se quedó abajo conmigo
ayudándome a instalar todo el cableado y me preguntaba qué
hacía. Como siempre, mientras trabajábamos platicábamos con
todos e íbamos conociendo a cada uno en la familia.
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La familia de Mari Chuy tenía algo especial.
Todos pusimos atención cuando Mari Chuy comento “¡Ay! qué
suerte he tenido desde que me corrió mi marido”
No tardamos mucho en acabar la instalación, estábamos listos
para irnos, Cristian se quedó como encargado del sistema solar,
entendió perfectamente cómo cuidar la batería y el
controlador.
Resulta que hacía un par de meses el esposo de Mari Chuy la
corrió de su casa son sus tres hijos sin explicación. Entonces
llegó la pregunta obvia, ¿A dónde se fueron a vivir? Nadie dijo
nada pero Jessica volteó a ver lo que ahora era el patio, un
espacio sobre la tierra con 3 paredes y un techo de lámina.
Esa había sido su casa durante varios meses hasta que
recibieron ayuda de una fundación de su localidad llamada
“Casita Linda” que les construyó un pequeño hogar, 3 meses
después estábamos nosotros instalándoles luz.
Cristian y Jessica iban a la escuela, Laura trabajaba en el Aurrera
y Mari Chuy trabajaba algunos días en las casas del pueblo
ayudando en la limpieza, el principal sustento de la familia era
la hermana Laura que no había podido continuar sus estudios.
Cristian, un niño brillante de los que pocos te encuentras, le
había pedido a Santa Claus una revista “Muy interesante” para
leer, estudiar y saciar su sed de saber más, Jessica una niña
inocente y con una sonrisa gigante que sólo quería jugar y a
Laura que lamentablemente no pudimos conocer porque
estaba en el trabajo.
Al día siguiente regresamos para asegurarnos de que todo
hubiera quedado instalado correctamente, llegamos a la casa
con una pequeña despensa y unos regalos de navidad para los
niños. Todo el sistema solar funcionaba a la perfección. Nos
contaron cómo es que habían podido leer y cocinar hasta tarde
porque había luz. Cuando Laura llegó de noche después del
trabajo se llevó la sorpresa de llegar a una casa iluminada. Mari
Chuy nos contó lo contenta que estaba a las 6 de la mañana
maquillándose con luz para para ir al trabajo.
Al final lo logramos. Después de haber conocido muchas
historias de familias encontramos la correcta, con la de Mari
Chuy nos habíamos llevado algo más.
Como pueden ver el impacto social, económico y ambiental de
éstas instalaciones es enorme ya que abren un nuevo futuro
posible para todas las personas beneficiadas, es
económicamente viable y ambientalmente sustentable.
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Curiosidades
¿Juguetes o Calentadores Solares?
Calienta tu alberca ¿con aros hula hula?
Hazlo Tú Mismo. Calentadores solares para alberca con aros
de juego hula hula
Si, aunque parezca broma, estos sencillos dispositivos
conocidos como lirios acuáticos, son una manera muy
económica y eficiente de calentar el agua de una alberca o
piscina aprovechando el sol.
No hay nada mejor que una piscina para combatir el calor del
verano y pasar un momento agradable con amigos y familiares
al aire libre, pero mantener una piscina con agua caliente
puede ser prohibitivamente costoso e increíblemente
derrochador. Afortunadamente, estos calentadores solares
que puedes hacer tú mismo, concentran la energía del sol para
liberar hasta 500 BTU cada uno por hora en tu alberca.
A continuación puedes conocer la versión súper simplificada
de cómo construir estos sencillos calentadores.
Paso 1 - Recorta el plástico alrededor de los aros dejando 3
centímetros de sobra.
Paso 2 - Enrolla el plástico en los aros, fija usando las pinzas
para estirar completamente el plástico y sella con un cautín
para derretir el plástico en el aro y que quede completamente
pegado.
Paso 3 - Realiza 9 agujeros de ventilación en el centro del disco
de plástico
Paso 4 - Recorta el excedente de plástico, puedes reforzar con
cinta gris de tubería.
Paso 5 - Coloca los calentadores en la superficie de tu alberca y
prepárate para disfrutar de agua caliente.
Todo lo que necesitas para empezar a hacer estos
calentadores estilo lirios acuáticos son aros hula hula, película
de polietileno (se vende en rollo o puedes usar bolsas de
plástico negras ultra gruesas), un par de pinzas, una navaja
afilada, y un cautín.
Ten en cuenta, que puedes hacer varios de estos calentadores
de alberca para mantener tu piscina con agua caliente, lo ideal
es cubrir al menos el 50% de la superficie de la alberca. Sin
embargo, dado el costo unitario de ganga de estas cosas y su
alto potencial de producción y aislamiento de retención de
calor, es probable que recuperes tu inversión en muy poco
tiempo.
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La Nueva y Revolucionaria Batería de Tesla
Todo el mundo habla de ello, la mitad quiere una y la otra
mitad aún no están seguros.
El pasado 30 de abril se presentó la batería de Tesla con
aplicaciones fotovoltaicas denominada Powerwall, su nombre
se origina de la característica de montarse en la pared, como
una especie de electrodoméstico moderno gracias a su diseño
simple y estético.
Para comprender el Powerwall o batería Tesla empecemos por
conocer Tesla Energy, creada por el extravagante y ambicioso
millonario, fundador de Paypal y muchas veces denominado el
Tony Stark del mundo Real, Elon Musk.
Ese es el problema que tener más capacidad de
almacenamiento de energía conectada a la red eléctrica podría
resolver.
Tesla Energy es una división de Tesla Motors, empresa
dedicada a la fabricación del moderno y sustentable auto
eléctrico Tesla.
Musk previamente había incursionado en la energía solar a
través de SorlarCity, empresa de instalación y financiamiento
de sistemas fotovoltaicos residenciales.
Un catalizador para la energía renovable
Tesla Energy
Uno de los principales retos de la gestión de una red eléctrica
es que la oferta y la demanda tienen que estar en equilibrio en
todo momento. Esto significa que la electricidad tiene que ser
consumida cuando se genera. Esto hace que sea más difícil
integrar fuentes de energía sobre las que no se tiene control,
como la eólica y la solar. ¿Qué pasa si hay una alta demanda de
electricidad, pero el viento no sopla o el sol no brilla? ¿Y si es
un día soleado y ventoso y el suministro supera con creces la
demanda?
Como muestra el gráfico anterior, la producción pico de
energía renovable y el pico de demanda no son siempre a la
misma hora; con el almacenamiento, se puede guardar la
energía cuando está disponible, y utilizarla cuando se necesite.
Con suficiente almacenamiento, podríamos abastecernos al
100% de energías renovables, y mientras que en promedio
produzcamos tanta energía como la que usamos (con un
margen de seguridad para problemas inesperados), estaremos
bien. El almacenamiento básicamente suaviza la curva de
oferta y demanda, como si fuera magia.
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Tesla dio a conocer el sistema de almacenamiento Tesla
Powerwall para los hogares y las empresas. Es una batería
plana de alrededor de 100 kg . Se ve como algo que ves en una
nave espacial y encaja bien con la estética general de diseño de
Tesla.
Hace tres cosas principales: En primer lugar, se puede
almacenar la energía solar si tienes paneles solares, segundo, se
puede almacenar energía de la red fuera de horas pico cuando
la energía es más barata (en los lugares donde los servicios
públicos tienen tiempo de uso y fijación dinámica de precios) y
liberarla cuando la energía es más cara, lo cual ahorra dinero y
suaviza el pico de la demanda, lo cual es bueno para la red
eléctrica en general. Por último, puede actuar como una fuente
de energía de reserva si hay un corte de energía.
Baterías conectadas a Internet
Como se puede veren la tabla, las unidades Powerwall vienen
con una garantía de 10 años, que puede ser prorrogada por
otros 10 años. Eso definitivamente debería ayudar a aquellos
que se preocupan por que las nuevas tecnologías sean poco
fiables. El 92% de eficiencia también es agradable de ver, y Musk
reveló que las unidades Powerwall estarían conectadas a
Internet, los propietarios pueden acceder al software de
manejo y estadísticas, y también podrán estar vinculadas a las
micro-redes.
Puedes agrupar las baterías, que incluso vienen con un relleno
para cubrir la brecha entre ellos, ocultando la interconexión y
haciendo que todo se vea más bonito, como algo que se vería
en Star Trek.
Si te estás preguntando la cantidad de electricidad que
requieren los diferentes aparatos en tu casa, Tesla ha
proporcionado un gráfico muy útil que te da una idea y te lo
mostramos a continuación, sin embargo, el Software Solar de
CEMAER te da la posibilidad de obtener un número preciso
para calcular tus necesidades de almacenamiento.
Para uso en el hogar, hay dos modelos. Uno de 7kWh por $
3,000 USD, y una versión de 10 kWh por $ 3.500 USD. Estos
precios no incluyen la instalación, que será realizada por
instaladores certificados (probablemente incluyendo SolarCity),
pero tampoco incluyen incentivos. Algunas empresas
gubernamentales o estados podrían querer dar descuentos e
incentivos para animar a la gente a comprar este sistema de
almacenamiento debido al efecto positivo que puede tener en
la red eléctrica en su conjunto.
Aquí están las especificaciones detalladas:
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Si quieres una, Tesla dice que las entregas comenzarán este
verano aunque ya están agotadas para todo 2015 y el 2016 así
que recibirás la tuya hasta el 2017 estimando con la capacidad
actual de producción, pero es de esperarse que Tesla
magnifique sus planes gracias a la masiva y favorable respuesta
que ha obtenido el Powerwall hasta ahora. Puedes reservar una
unidad aquí.
A medida que la producción aumenta, Tesla utilizará sin duda
una parte importante de su mega fábrica para baterías
denominada Gigafactory, y tal vez incluso construirá más de
ellas. Tomemos en cuenta que la propia Gigafactory estará
propulsada por energía renovable.
Tesla también ha demostrado como se verían baterías más
grandes para las empresas y los servicios públicos, incluyendo
una representación de cómo se vería un despliegue de una
instalación de servicios públicos
Cada una de esas cajas contiene un rack completo de módulos
de batería. Si quieres más, sólo tienes que añadir más cajas
hasta que tengas la cantidad deseada. Es un poco como
bloques lego de almacenamiento de energía gigantes. Las
unidades comerciales comenzarán en 100kWh, y pueden
escalar potencialmente a instalaciones de varios gigawattshora.
En el evento de prensa donde Tesla dio a conocer el Powerwall,
se reveló que todo el evento fue alimentado por baterías de
Tesla y que todas las patentes de sus productos y desarrollos
están abiertas al público, de lo cual hablaremos en otra ocasión.
Ahora bien, en cuanto al Powerwall solo el tiempo, y un poco
de marketing, dirán si es la clave que revolucionará la industria
de la energía solar.
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Lo que viene
Baterías de Grafeno
Para entender lo que hay que entender sobre las “baterías de
grafeno” es importante explicar cómo funcionan las baterías,
los tipos y como se integra el grafeno en sus componentes.
Así que aquí vamos.
Conceptos básicos de la batería
Las baterías sirven como una fuente móvil de potencia,
permitiendo que los dispositivos que funcionan con
electricidad funcionen sin estar conectados directamente a
una toma de corriente. Si bien existen muchos tipos de
baterías, el concepto básico por el cual funcionan sigue siendo
similar: una o más celdas electroquímicas convierten la energía
química almacenada en energía eléctrica. Una batería se
conforma generalmente de una carcasa de metal o de plástico,
que contiene un terminal positivo (cátodo), un terminal
negativo (ánodo) y electrolitos que permiten que los iones se
muevan entre ellos. Un separador (una membrana polimérica
permeable) crea una barrera entre el ánodo y el cátodo para
prevenir cortocircuitos eléctricos mientras que también
permite el transporte de portadores de carga iónicos que son
necesarios para cerrar el circuito durante el paso de la
corriente. Finalmente, un colector se utiliza para llevar a cabo
la carga fuera de la batería, a través del dispositivo conectado.
Cuando se completa el circuito entre los dos terminales, la
batería produce electricidad a través de una serie de
reacciones. El ánodo experimenta una reacción de oxidación
en la que dos o más iones del electrolito se combinan con el
ánodo para producir un compuesto, liberando electrones. Al
mismo tiempo, el cátodo pasa a través de una reacción de
reducción en el que la sustancia cátodo, iones y electrones
libres se combinan en compuestos. En pocas palabras, la
reacción del ánodo produce electrones mientras que la
reacción en el cátodo los absorbe y se produce la electricidad
en el proceso. La batería seguirá produciendo electricidad
hasta que los electrodos queden sin la sustancia necesaria para
la creación de reacciones.
Tipos de baterías y características
Las baterías se dividen en dos tipos principales: primaria y
secundaria. Las baterías primarias (desechables), se utilizan
una vez y se vuelven inútiles ya que los materiales de los
electrodos en ellos cambian irreversiblemente durante la
carga. Los ejemplos más comunes son la batería de cinccarbono,
así como la batería alcalina utilizada en los juguetes,
linternas y una multitud de dispositivos portátiles. Las baterías
secundarias (recargables), pueden ser descargadas y
recargadas en múltiples ocasiones como la composición
original de los electrodos es capaz de recuperar la
funcionalidad. Los ejemplos incluyen las baterías de plomoácido
usadas en vehículos y las baterías de iones de litio
utilizadas para la electrónica portátil.
Las baterías vienen en diferentes formas y tamaños para
innumerables propósitos diferentes. Diferentes tipos de
baterías muestran variadas ventajas y desventajas. Las baterías
de níquel-cadmio (NiCd) son relativamente bajas en densidad
de energía pero tienen una larga vida, una alta velocidad de
descarga y precio económico. Se pueden encontrar en las
cámaras de vídeo y herramientas eléctricas, entre otros usos.
Las baterías de NiCd contienen metales tóxicos y son
perjudiciales para el medioambiente. Las baterías de hidruro
de níquel-metal tienen una mayor densidad energética que las
de NiCd, pero también una vida de ciclo más corto. Las
aplicaciones incluyen teléfonos móviles y computadoras
portátiles. Las baterías de plomo-ácido son pesadas ​y juegan
un papel importante en aplicaciones de potencia de gran
tamaño, donde el peso no es de mayor importancia, pero el
precio es económico. Son frecuentes en usos como
equipamiento hospitalario y alumbrado de emergencia.
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Las baterías vienen en diferentes formas y tamaños para
innumerables propósitos diferentes. Diferentes tipos de
baterías muestran variadas ventajas y desventajas. Las baterías
de níquel-cadmio (NiCd) son relativamente bajas en densidad
de energía pero tienen una larga vida, una alta velocidad de
descarga y precio económico. Se pueden encontrar en las
cámaras de vídeo y herramientas eléctricas, entre otros usos.
Las baterías de NiCd contienen metales tóxicos y son
perjudiciales para el medioambiente. Las baterías de hidruro
de níquel-metal tienen una mayor densidad energética que las
de NiCd, pero también una vida de ciclo más corto. Las
aplicaciones incluyen teléfonos móviles y computadoras
portátiles. Las baterías de plomo-ácido son pesadas ​y juegan
un papel importante en aplicaciones de potencia de gran
tamaño, donde el peso no es de mayor importancia, pero el
precio es económico. Son frecuentes en usos como
equipamiento hospitalario y alumbrado de emergencia.
Las baterías de iones de litio (Li-ion) se utilizan en aplicaciones
de gran consumo de energía y un peso mínimo, pero la
tecnología es frágil y se requiere un circuito de protección para
garantizar la seguridad. Las aplicaciones incluyen teléfonos
móviles y diversos tipos de computadoras. Las baterías de
polímero de iones de litio se encuentran principalmente en los
teléfonos móviles. Son ligeras y tienen una forma más delgada
que la de las baterías de iones de litio. También suelen ser más
seguras y tienen vidas más largas. Sin embargo, parecen ser
menos frecuentes ya que las baterías de iones de litio son más
baratas de fabricar y tienen una mayor densidad de energía.
El grafeno y las baterías
El grafeno, una lámina de átomos de carbono unidos en un
patrón de panal de celosía, está enormemente reconocido
como un "material extraño" debido a la gran cantidad de
sorprendentes atributos que contiene. Es un potente
conductor de energía eléctrica y térmica, extremadamente
ligero, químicamente inerte y flexible con una gran área
superficial. También se considera ecológico y sostenible, con
posibilidades ilimitadas para numerosas aplicaciones.
En el campo de las baterías, los materiales del electrodo de las
baterías convencionales (y los potenciales) se mejoran
significativamente cuando se les integra grafeno. El grafeno
puede hacer las baterías más ligeras, resistentes y adecuadas
para el almacenamiento de energía de alta capacidad, así
como acortar los tiempos de carga. Se extenderá tiempo de
vida de la batería, que está vinculada negativamente a la
cantidad de carbono con el que está recubierto el material o
añadido a los electrodos para lograr conductividad, y el
grafeno añade conductividad sin requerir las cantidades de
carbono que se utilizan en las baterías convencionales.
El grafeno puede mejorar los atributos de la batería tales como
la densidad de energía y la forma de diversas maneras. Las
baterías de ion-litio se pueden mejorar mediante la
introducción de grafeno en el ánodo de la batería y la
capitalización de la conductividad y la amplia superficie para
lograr la optimización y mejora del rendimiento.
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También se ha descubierto que la creación de materiales
híbridos también puede ser útil para lograr la mejora de la
batería. Un híbrido de óxido de vanadio (VO2) y grafeno, por
ejemplo, se puede utilizar en cátodos de ion-litio y concede
carga y descarga rápida, así como gran durabilidad en el ciclo
de carga. En este caso, el VO2 ofrece capacidad de energía alta
pero pobre conductividad eléctrica, que puede ser resuelta
mediante el uso de grafeno como una especie de "columna
vertebral" estructural sobre el que adjuntar VO2 – lo cual
representa la creación de un material híbrido que tiene tanto
capacidad aumentada como excelente conductividad.
Otro ejemplo es la LFP (baterías de litio hierro fosfato), que es
un tipo de batería de Li-ion recargable. Tiene una densidad de
energía más baja que otras baterías de ion-litio, pero una
densidad de potencia más alta (un indicador de la velocidad a
la que la energía puede ser suministrada por la batería). La
mejora de los cátodos de la batería LFP con grafeno permite
que las pilas sean más ligeras, carga mucho más rápida que las
baterías de iones de litio y tiene una capacidad mayor que las
baterías convencionales LFP.
Además de revolucionar el mercado de las baterías, el uso
combinado de las baterías y los supercondensadores de
grafeno podría dar resultados sorprendentes, como el
concepto conocido de mejorar el rango de conducción del
coche eléctrico y la eficiencia.
Baterías y supercondensadores
Si bien hay ciertos tipos de baterías que son capaces de
almacenar una gran cantidad de energía, son muy grandes,
pesadas ​y liberan energía lentamente. Los condensadores, por
otro lado, son capaces de cargar y descargar rápidamente,
pero mantienen mucha menos energía que una batería. El uso
de grafeno en esta área, sin embargo, presenta nuevas e
interesantes posibilidades para el almacenamiento de energía,
con alta carga y velocidades de descarga y hasta la reducciónd
e costos. El rendimiento de las baterías mejoradas con grafeno
desdibuja la línea convencional de la distinción entre
supercondensadores y baterías.
Productos comerciales con baterías mejoradas con grafeno
En junio de 2014, la empresa con sede en EE.UU., Vorbeck
Materials anunció la correa Vor-Power, una fuente de
alimentación liviana y flexible que se puede conectar a
cualquier correa de bolso existente para convertirla en una
estación de carga móvil (vía USB y un puerto micro USB). El
producto pesa 450 gramos, ofrece 7200 mAh y es
probablemente la primera batería mejorada con grafeno del
mundo.
Vorbeck Vor-power foto
En mayo de 2014, la compañía estadounidense Angstron
Materiales lanzó varios nuevos productos de grafeno. Los
productos, que se dice estarán disponibles pronto en el
mercado, incluyen una línea de materiales de ánodo de
grafeno mejorado para las baterías de litio-ion. Los materiales
de la batería fueron nombrados "NANO GCA" y se supone que
deben dar lugar a una alta capacidad de ánodo, capaz de
soportar cientos de ciclos de carga/descarga mediante la
combinación de silicio de alta capacidad con refuerzo de
grafeno.
La evolución también se realiza en el campo de las baterías de
grafeno para vehículos eléctricos. Tesla lanzó el desarrollo de
una "nueva tecnología de baterías" que casi duplicará la
capacidad de su auto eléctrico Modelo S y revolucionará el
mercado de energía solar. No es oficial pero si razonable
suponer la participación del grafeno en esta batería.
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Otra iniciativa interesante, anunciada en septiembre de 2014 por
Graphene 3D Labs con sede en EE.UU., tiene planes de imprimir
baterías de grafeno en 3D. Estas baterías basadas ​en el grafeno
potencialmente pueden superar las baterías comerciales actuales,
así como ser adaptadas a diferentes formas y tamaños.
Otras compañías prominentes que declaran intenciones en
desarrollar y comercializar productos con baterías de grafeno son:
Grafoid, SiNode junto con AZ Electronic Materials, SCIENCE XG y
CalBattery.
Emocionante investigación en el campo de las baterías de grafeno
El campo de las baterías mejoradas con grafeno está lleno de
actividad y la investigación, tratando de desarrollar y mejorar los
materiales. Un ejemplo de este tipo de investigación es el
desarrollo de un mejor rendimiento y baterías más baratas
realizadas por investigadores de la Universidad del Sur de
California en abril de 2014. El ánodo se hizo a partir de silicio y el
cátodo se hace de polvo de azufre recubierto con óxido de
grafeno. Otro ejemplo es la Universidad de Wuhan que desarrolló
la tecnología de un nuevo electrodo de alta energía basada en el
grafeno para las baterías de iones de litio en agosto de 2014,
mediante un grafeno 3D arrugado que encapsula Níquel-sulfuro.
desarrollar un ánodo de alto rendimiento prometedor para las
baterías Li-ion. También en agosto de 2014, investigadores de la
Universidad Rice desarrollaron un nuevo proceso químico que se
puede utilizar para crear una espuma dura, ultra-ligera (llamada
GO-0.5BN) que se hace de dos materiales 2D: óxido de grafeno y
plaquetas de nitruro de boro hexagonal (HBN). Esta espuma
puede servir como un componente estructural en aplicaciones
tales como electrodos para baterías, supercondensadores y
material de absorción de gas.
Ahora bien, explicado todo esto podemos saber que no existen las
baterías de grafeno como tal sino que son baterías que se mejoran
a través de la integración del grafeno en sus componentes, una
excelente idea que aún está en desarrollo y que esperamos pronto
esté al alcance de los usuarios de la energía solar.
El instituto coreano KAIST desarrolló en agosto 2014 un nuevo
método de fabricación de grafeno sin defectos. Esto les permitió
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